KR20070122101A

KR20070122101A - 휴대 단말기

Info

Publication number: KR20070122101A
Application number: KR1020060057139A
Authority: KR
Inventors: 공성신; 김창일
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2006-06-23
Filing date: 2006-06-23
Publication date: 2007-12-28
Also published as: EP1870956B1; CN101106583A; US20070296638A1; EP1870956A1; US7746280B2; KR101132447B1; CN101106583B

Abstract

본 발명은 휴대 단말기에 관한 것으로, 회로기판이 내장된 단말기 하우징과; 단말기 하우징의 내부에 장착되어 제1대역의 공진 주파수를 송수신하는 안테나; 및 안테나와 전자기적으로 연결되도록 단말기 하우징에 장착되어, 안테나의 제1대역의 주파수보다 높은 제2대역의 공진 주파수를 이동시키는 도전층을 포함한다. 이에 의하여 다중 대역을 커버할 수 있을 뿐만 아니라, 극히 한정된 단말기 사이즈에서도 동등하거나 그 이상의 특성을 발휘하는 안테나를 제공하며, 상대적으로 방사량이 적은 도전층이 인체에 의하여 직접 영향받는 반면 방사량이 큰 내부의 안테나는 상대적으로 덜 받게 되어 그만큼 무선 특성이 좋아지는 효과가 있다.

핸드폰, 휴대폰, 단말기, 안테나, 커플링

Description

휴대 단말기{MOBILE COMMUNICATION TERMINAL}

도 1은 종래의 기술에 의한 휴대 단말기의 부분 단면도,

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 휴대 단말기의 분해 사시도,

도 3은 도 2의 휴대 단말기가 결합된 상태를 보인 단면도,

도 4는 본 발명에 따른 제2실시예로서, 휴대 단말기의 분해 사시도,

도 5는 본 발명에 따른 제3실시예로서, 휴대 단말기의 단면도,

도 6은 본 발명에 따른 제4실시예로서, 휴대 단말기의 일부분을 보인 단면도,

도 7은 본 발명에 따른 제5실시예로서, 휴대 단말기의 단면도,

도 8은 본 발명에 따른 제6실시예로서, 내장 안테나에 커플링되는 도전층을 갖는 휴대 단말기를 쥐고 있는 모습을 보인 개략도,

도 9는 안테나에 커플링되는 도전층을 통하여 GSM900대역과 하이밴드인 GSM1800,1900대역을 커버하는 멀티밴드 특성을 나타낸 정재파비(VSWR) 도표이다.

*도면중 주요부분에 대한 부호의 설명*

10,100,200,300,400,500: 휴대 단말기

11,111,211,311,411,511: 단말기 하우징

20,120,220,320,420,520: 회로기판

30,130,230,430: 캐리어 40,140,240,340,440,540: 안테나

50,150,250,350,450,550: 도전층

본 발명은 휴대 단말기에 관한 것으로,내장형의 안테나를 멀티 밴드가 구현되도록 주파수 대역을 가변시키고 인체 접촉의 영향성을 감소시킬 수 있는 휴대 단말기에 관한 것이다.

이동통신을 위한 휴대 단말기는 사용자가 간편하게 휴대할 수 있게 경량화되고 슬림화되어 가는 반면에, 작고 제한된 장치 내에서 다양한 기능을 구현하는 것이 편리하도록 충분한 기구적인 뒷받침과 통신품질의 확보를 동시에 요구한다.

무선통신을 위하여 사용되는 안테나는 단말기의 외부로 노출된 형태인 외장형 안테나(external antenna)가 먼저 개발되었지만, 미관을 저해할 수 있고 외부의 충격에 의하여 파손되기 쉬운 단점이 있어 단말기의 내부에 설치되어 외부에서 볼 수 없는 형태인 내장형 안테나(internal antenna 또는 intenna라고 칭하기도 한다)로 대체되고 있다.

내장 안테나를 갖는 휴대 단말기의 일례를 첨부한 도 1을 참조하여 설명한다. 도 1은 종래의 기술에 의한 휴대 단말기의 부분 단면도이다.

도 1에서 보는 것과 같이, 종래의 기술에 따른 내장형 안테나를 구비한 휴대 단말기(1)는 상면에 키버튼(6)이 설치되는 메인바디(2)와, 메인바디(2)에 회전 가 능하게 연결되어 메인바디(2)에 개폐되는 폴더바디(3)로 구성된다.

메인바디(2)의 하부에는 단말기(1)에 전원을 공급하는 배터리(5)가 설치되며, 내부에는 통신이나 입출력 또는 제어를 위한 각종 부품들이 장착되는 회로기판(4)이 설치된다.

회로기판(4)의 일측에는 내장형 안테나의 일종인 PIFA(Planar Inverted F-Antenna) 안테나(7)가 설치되어 있다. 이 안테나(7)는 방사체(8)와, 방사체(8)를 지지함과 아울러 회로기판(4)의 그라운드면에 대하여 일정한 거리를 유지하기 위해 설치되는 유전체 캐리어(9)로 구성된다.

그런데, 방사체(8)는 다른 부품이나 금속에 의하여 영향받기 쉽고 송수신 성능에 직접적인 영향을 미치기 쉬우므로, 방사체(8)의 주변에는 금속 부품들의 장착이 제한된다. 이러한 제한은 단말기(1)의 슬림화에 제약이 될 수 있다.

반면에 안테나(7)가 메인바디(2)의 내부에 장착되면서 그 길이의 확보가 어렵게 되고 송수신할 수 있는 대역폭도 좁아지게 된다. 특히, 메인바디(2)의 슬림화가 요구되는 상황이라면 안테나 설계자들이 취할 수 있는 선택의 폭은 더욱 제한된다.

더욱이, 안테나(7)가 단말기(1) 내부에 들어오게 되면서 메인바디(2)를 잡는 사람의 손이나 머리에 의한 무선 성능저하 문제가 발생하기 쉬우므로, 도 1에 도시된 것과 같이 메인바디(2)의 구석과 같이 제한된 위치에 장착해야 한다는 배치상의 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 점에 부응하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명은 고주파수 대역에서도 원하는 품질을 구현할 수 있고, 인체의 접촉에 대하여도 품질저하를 방지할 수 있는 휴대 단말기를 제공하는데 그 목적이 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 회로기판이 내장된 단말기 하우징과; 상기 단말기 하우징의 내부에 장착되어 제1대역의 공진 주파수를 송수신하는 안테나; 및 상기 안테나와 전자기적으로 연결되도록 상기 단말기 하우징에 장착되어, 상기 안테나의 제1대역의 주파수보다 높은 제2대역의 공진 주파수를 이동시키는 도전층을 포함하는 휴대 단말기를 개시한다.

본 발명에 따른 실시예로서, 상기 안테나와 도전층은 전자기적 커플링에 의하여 연결되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 실시예로서, 상기 안테나에는 상기 회로기판에 전기적으로 연결되는 급전부(feeding portion)가 구비될 수 있다.

본 발명에 따른 실시예로서, 상기 안테나는 유전질의 캐리어에 의하여 지지될 수 있다.

본 발명에 따른 실시예로서, 상기 도전층은 상기 캐리어와 이격되게 설치될 수 있다.

본 발명에 따른 실시예로서, 상기 도전층은 상기 단말기를 쥐고 있는 사용자의 손바닥이 향하는 부위에 부착됨으로써 인체 영향을 감소시킬 수 있다.

본 발명에 따른 실시예로서, 상기 도전층은 상기 안테나의 연장평면과 일정 갭을 유지할 수 있게 상기 단말기 하우징의 내면 또는 외면 중 적어도 어느 하나에 고정될 수 있다.

본 발명에 따른 실시예로서, 상기 도전층은 상기 안테나와 적어도 일정 부분이 겹쳐질 수 있게 상기 안테나와 평행하게 배치될 수 있다.

본 발명에 따른 실시예로서, 상기 도전층은 상기 단말기 하우징의 내면에 유전질의 양면접착 테이프에 의하여 부착될 수 있다.

본 발명에 따른 실시예로서, 상기 도전층은 관통홀이 형성되고, 상기 관통홀은 상기 단말기 하우징의 내면에 형성되는 고정용 돌기에 삽입되어 고정되는 것일 수 있다.

본 발명에 따른 실시예로서, 상기 도전층은 상기 안테나와의 간격을 조절할 수 있게 이동 가능하게 설치될 수 있다.

본 발명에 따른 실시예로서, 상기 도전층은 상기 단말기 하우징에 도포되는 EMI 도료로 형성될 수 있다.

본 발명에 따른 실시예로서, 상기 제2대역은 제1대역보다 높은 대역으로 형성될 수 있다.

이하, 본 발명에 의한 휴대 단말기를 첨부도면에 도시한 실시예에 따라 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 휴대 단말기의 분해 사시도이다.

도시된 것과 같이, 본 실시예에 따른 휴대 단말기(10)는 회로기판(20)이 내장된 제1·제2 단말기 하우징(11)(12)과, 단말기 하우징(11)(12)의 내부에 장착되 어 제1대역의 공진 주파수를 송수신하는 안테나(40) 및, 안테나(40)와 전자기적으로 커플링되도록 제1단말기 하우징(11)에 장착되어 상기 안테나(40)의 공진 주파수보다 높은 제2대역의 공진 주파수를 이동시키는 도전층(50)을 포함하여 구성된다.

회로기판(20)에는 안테나(40)와 신호를 주고 받거나 신호를 처리하는 통신 모듈(21)이 장착되어 있다. 회로기판(20)은 안테나(40)의 그라운드(Ground)를 제공하기도 한다.

회로기판(20)에는 안테나(40)에 직접 접촉될 수 있도록 접촉점을 제공하는 연결패드(22)가 형성되어 있고, 안테나(20)에는 상기 연결패드(22)에 접촉되는 급전부(feeding portion)(42)가 형성되어 있다. 상기 급전부(42)는 안테나(40)의 조립시 안정적인 접속을 위하여 도전성을 갖는 탄성재질로 형성되는 것이 가능하다.

안테나(40)와 회로기판(20)의 사이에는 안테나(40)를 회로기판(20)에 대하여 일정 간격을 유지하며 지지하는 캐리어(carrier)(30)가 장착된다. 캐리어(30)는 안테나(40)의 성능을 확보하기 위하여 플라스틱이나 세라믹 등과 같은 유전질(dielectric material)로 형성될 수 있다.

상기 안테나(40)가 회로기판(20)과 캐리어(30)에 안정적으로 고정될 수 있도록 다수 개의 관통홀(43)이 형성되어 있고, 캐리어(30)에는 관통홀(43)에 삽입되며 안테나(40)를 캐리어(30)에 고정하는 고정돌기(33)가 형성되어 있다.

제1단말기 하우징(11)의 내면에는 도전층(50)이 고정되어 있다. 즉, 도 2에서 도시된 것과 같이, 제1단말기 하우징(11)의 내면에는 고정돌기(13)가 형성되어 있으며, 도전층(50)에는 고정돌기(13)가 삽입되는 관통홀(53)이 형성된다.

이외에도, 상기 도전층(50)은 유전질의 양면접착 테이프에 의하여도 제1단말기 하우징(11)에 부착되는 것이 가능하다.

상기 도전층(50)은 안테나(40)와 적어도 일정 부분이 겹쳐질 수 있게 상기 안테나(50)의 연장평면과 평행하게 배치되어 있다. 특히, 상기 도전층(53)은 상기 안테나와의 거리를 가변할 수 있게 이동 가능하게 설치됨으로써, 도전층과 안테나와의 커플링 정도를 조절할 수 있도록 할 수 있다(도 6 참조)

도 3은 도 2의 휴대 단말기가 결합된 상태를 보인 단면도이다. 도시된 것과 같이, 도전층(50)은 안테나(40)에 대하여 일정 갭(g)을 유지한 상태로 고정되어 있다. 여기서, 상기 갭(g)은 공기, 플라스틱 등과 같은 유전체에 의하여 일정 간격을 유지하는 것도 가능하다.

도 4는 본 발명에 따른 제2실시예로서, 휴대 단말기(100)의 분해 사시도이다.

도시된 것과 같이, 단말기 하우징(111)의 내면에는 도전층(150)이 형성되어 있으며, 도전층(150)은 일정하게 구획된 EMI(electromagnetic interference)도료가 도포된 형태로 되어 있다. 따라서, 전도성을 갖는 EMI 도료에 의하여 안테나(140)의 커플링을 유도한다. 여타의 구성은 제1실시예와 동일하다.

도 5는 본 발명에 따른 제3실시예로서, 휴대 단말기(200)의 단면도이다.

도시된 것과 같이, 도전층(250)은 단말기 하우징(211)의 외면에 설치되어 있다. 따라서, 안테나(340)는 도전층(250)과 단말기 하우징(211)을 두고 전기적으로 커플링된다. 이 경우 도전층(250)은 금속 재질로 형성됨으로써, 장식이나 기타 부 품을 장착할 목적으로 금속이 채용되는 경우에 그 금속을 적극적으로 활용할 수 있는 장점이 있다.

도 6은 본 발명에 따른 제4실시예로서, 휴대 단말기(300)의 일부분을 보인 단면도이다.

도시된 것과 같이, 안테나(340)는 단말기 하우징(311)에 직접 고정돌기(313)에 의하여 고정되어 있으며, 안테나(340)는 회로기판(320)의 연결패드(322)에 탄성적인 급전부(342)에 의하여 접촉되고 있다. 여기에서도 단말기 하우징(311)은 그 내면의 안테나(340)와 그 외면의 도전층(350) 사이에 커플링될 수 있도록 유전체 역할을 한다.

도 7은 본 발명에 따른 제5실시예로서, 휴대 단말기(400)의 단면도이다.

여기서, 도전층(450)은 단말기 하우징(411)의 외부로 노출되어 있는 손잡이(460)와 연결되어 같이 이동 가능하게 설치되어 있다. 이에 따라, 도전층(450)과 안테나(440)의 겹침 정도는 d1에서 d2 사이 내에서 조절할 수 있게 된다.

도 8은 본 발명에 따른 제6실시예로서, 내장 안테나에 커플링되는 도전층을 갖는 휴대 단말기를 쥐고 있는 모습을 보인 개략도이다.

도시된 것과 같이, 휴대 단말기(500)는 회로기판(520)이 장착된 제1바디(501)와, 제1바디(501)에 대하여 회전하여 개폐되는 제2바디(502)로 구성된다. 제1바디(501)의 하부에는 안테나(540)가 내장되어 있으며, 단말기 하우징(511)의 사용자의 손바닥이 향하는 내면에 안테나(540)와 커플링되는 도전층(550)이 형성되어 있다.

이에 따라, 도전층(550) 주변의 방사 패턴은 사람의 손에 의하여 더 왜곡되는 반면, 주된 방사를 담당하고 있는 안테나(540)는 상대적으로 사람의 손에 의한 영향을 덜 받게 되어 그만큼 핸드 이펙트(Hand effect)가 줄어들게 된다.

이하, 본 발명에 따른 휴대 단말기의 작용을 설명한다.

도 9는 안테나에 커플링되는 도전층을 통하여 GSM900대역과 하이밴드인 GSM1800,1900대역을 커버하는 멀티밴드 특성을 보인 정재파비(VSWR) 도표이다.

도 9에 도시된 것과 같이, 도전층이 없는 경우(a)의 제1 공진 주파수 대역은 중심 주파수가 약 900MHz인 GSM 대역을 원활하게 커버할 수 있음을 알 수 있는 반면, 제1공진 주파수 대역보다 높은 제2공진 주파수 대역은 중심 주파수가 2GHz를 넘어서고 있으며, 1.71GHz와 1.8GHz에서는 VWSR이 적어도 7을 넘어서는 값이 측정되고 있다. 이는 단말기 내에 충분한 안테나 장착을 위한 공간이 마련되지 않는 상황 하에서 하이 밴드에서 원하는 품질을 확보하기 어려움을 뜻하기도 한다.

한편, 단말기 하우징(11,111,211,311,411,511)에 내장 안테나(40,140,240,340,440,540)에 커플링되는 도전층(50,150,250,350,450,550)을 장착하는 경우(b) 제1공진 주파수 대역은 GSM900 대역에서 거의 변함이 없는 반면, 제2공진 주파수 대역은 중심 주파수가 적은 값 쪽으로 이동되어 있음을 알 수 있다. 즉, 1.71GHz와 1.8GHz에서의 VWSR이 각각 2.54와 2.00으로 측정되어 DCS1800 대역이나 DCS1900 대역을 충분히 커버할 수 있게 되었다.

다음은 본 발명에 따른 휴대 단말기를 통하여 측정한 GSM900과 DCS1800 및 DCS1900 대역에서의 방사이득 데이터를 xy평면, xz평면 및, yz평면의 세 방향별로 보여주는 도표이다.

표 1: GSM900 대역에서의 이득

표 1에서 보는 것과 같이, GSM900 대역에서의 방사 이득은 평균적으로 30%를 상회함으로써 도전층(50,150,250,350,450,550)을 장착했음에도 제1공진주파수 대역의 안테나 성능에는 커다란 영향을 미치지 않았음을 알 수 있다.

표 2: GCS1800 대역에서의 이득

표 3: DCS1900 대역에서의 이득

표 2와 표 3에서 각각 보는 것과 같이, DCS1800 대역과 DCS1900에서의 방사 이득은 크게 증가하여 50% 이상의 수치를 나타내고 있다. 특히, Eff3에서는 70%를 상회함으로써 안테나 성능이 우수하게 발현되고 있음을 알 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명의 휴대 단말기에 의하면, 단말기 하우징에 내장안테나에 커플링되는 도전층을 설치함으로써 다중 대역을 커버할 수 있을 뿐만 아니라, 극히 한정된 단말기 사이즈에서도 동등하거나 그 이상의 특성을 발휘하는 안테나를 제공하는 효과가 있다.

특히, 도전층은 단말기 하우징의 외부에 장착될 때 장식이나 기타의 용도로 사용되는 메탈의 활용성을 높일 수 있게 된다.

그리고, 본 발명에 의하면, 상대적으로 방사량이 적은 도전층이 인체에 의하여 직접 영향받는 반면 방사량이 큰 내부의 안테나는 상대적으로 인체의 영향을 덜게 되어 그만큼 무선 특성이 좋아지는 효과가 있다.

이상과 같이 본 발명에 따른 휴대 단말기를 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있다.

Claims

회로기판이 내장된 단말기 하우징과;

상기 단말기 하우징의 내부에 장착되어 제1대역의 공진 주파수를 송수신하는 안테나; 및

상기 안테나와 전자기적으로 연결되도록 상기 단말기 하우징에 장착되어, 제2대역의 공진 주파수를 이동시키는 도전층을 포함하는 휴대 단말기.
제1항에 있어서, 상기 안테나와 도전층은 전자기적 커플링에 의하여 연결되는 것을 특징으로 하는 휴대 단말기.
제1항에 있어서, 상기 안테나에는 상기 회로기판에 전기적으로 연결되는 급전부(feeding portion)가 구비되는 것을 특징으로 하는 휴대 단말기.
제1항에 있어서, 상기 안테나는 유전질의 캐리어에 의하여 지지되는 것을 특징으로 하는 휴대 단말기.
제3항에 있어서, 상기 도전층은 상기 캐리어와 이격되게 설치되는 것을 특징으로 하는 휴대 단말기.
제1항에 있어서, 상기 도전층은 상기 단말기를 쥐고 있는 사용자의 손바닥이 향하는 부위에 부착되는 것을 특징으로 하는 휴대 단말기.
제2항에 있어서, 상기 도전층은 상기 안테나의 연장평면과 일정 갭을 유지할 수 있게 상기 단말기 하우징의 내면 또는 외면 중 적어도 어느 하나에 고정되는 것을 특징으로 하는 휴대 단말기.
제7항에 있어서, 상기 도전층은 상기 안테나와 적어도 일정 부분이 겹쳐질 수 있게 상기 안테나와 평행하게 배치되는 것을 특징으로 하는 휴대 단말기.
제7항에 있어서, 상기 도전층은 상기 단말기 하우징의 내면에 유전질의 양면접착 테이프에 의하여 부착되는 것을 특징으로 하는 휴대 단말기.
제7항에 있어서, 상기 도전층은 관통홀이 형성되고, 상기 관통홀은 상기 단말기 하우징의 내면에 형성되는 고정용 돌기에 삽입되어 고정되는 것을 특징으로 하는 휴대 단말기.
제2항에 있어서, 상기 도전층은 상기 안테나와의 간격을 조절할 수 있게 이동 가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 휴대 단말기.
제7항에 있어서, 상기 도전층은 상기 단말기 하우징에 도포되는 EMI 도료로 형성되는 것을 특징으로 하는 휴대 단말기.
제1항에 있어서, 상기 제2대역은 제1대역보다 높은 대역으로 형성된 것을 특징으로 하는 휴대 단말기.